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In questa guida spieghiamo cosa sono la diffusione semplice e la diffusione per capillarità.
Diffusione semplice
La diffusione di una soluzione in un qualsiasi mezzo avviene grazie al fatto che una generica molecola tende a spostarsi spontaneamente da una zona a maggior concentrazione verso una zona a minor concentrazione. Se poniamo in una estremità di un sistema, quale ad esempio la cellula vegetale, un soluto concentrato e in un’altra estremità dello stesso sistema un soluto meno concentrato osserviamo che il primo (concentrato) tende a spostarsi verso il secondo (meno concentrato). Questa diffusione è matematicamente individuata dall’equazione di Flick
Legge di Fick
Il rapporto tra Cs e X indica il gradiente di concentrazione mentre Ds indica un coefficiente di diffusione. Tramite la legge di Fick è stato possibile calcolare che la diffusione di liquidi in ambienti estremamente piccoli, come quelli delle cellule, è accettabile dal punto di vista del tempo impiegato mentre non lo è affatto quando le dimensioni del sistema aumentano. Il trasporto di soluzioni tra due estremità distanti tra loro decine di metri può impiegare diversi secoli! Per questo motivo la diffusione semplice va più che bene per quanto avviene all’interno delle cellule ma non può essere adoperata per il trasporto dalla radice all’apice del germoglio nelle piante di una certa dimensione. La richiesta di acqua e dei soluti in essa disciolti è pressoché continua e l’organismo vegetale deve garantire un trasporto efficiente e veloce della soluzione altrimenti la pianta potrebbe andare in contro a stress di vario tipo e, realisticamente, a morte.
La diffusione per capillarità: tensione, adesione e coesione
Un aspetto interessante dell’acqua è quello della capillarità. Quando si immerge un tubo dentro un recipiente pieno d’acqua questa, nel lume del vaso immerso, sembra vincere la gravità per formare una piccola colonna all’interno del tubo ad un livello più alto rispetto al resto dell’acqua. Questo fenomeno è conosciuto con il nome di capillarità ed è dovuto al fatto che l’acqua rimane coesa all’interno del tubo, per via dei legami intermolecolari, aderendo allo stesso tempo alle sue pareti. Nel punto di contatto tra aria ed acqua, ovvero nel punto di tensione, si forma un menisco che altro non è che una curvatura del livello dell’acqua lungo la circonferenza del cilindro ed una depressione all’interno.
Innalzamento dell’acqua per capillarità
L’innalzamento della colonna d’acqua per capillarità è visibile anche immergendo un pezzo di carta assorbente dentro un bicchiere. Con il passare del tempo la carta assorbe l’acqua che per capillarità si sposta sempre più in alto.
Mediante il meccanismo di adesione-tensione-coesione l’acqua riesce a compiere brevi tratti all’interno dei vasi conduttori nell’ordine del decimo di centimetro. Questa grandezza ci fa comprendere che, in linea generale, i fluidi non possono comunque ascendere per diversi metri esclusivamente con la adesione-tensione-coesione ma necessitano di altri sistemi fisici.